JP2009006561A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連続印字、使用環境、装置内温度等の影響で、レーザダイオード７の光量に変化が生じても、光量の変化を補正して一定とすることで、形成される画像に影響が生じない画像形成装置を提供する。
【解決手段】レーザダイオード７と感光体とを有する画像形成装置において、レーザダイオード７が発するレーザ光の光量を検出する光量検出部８ａと、光量検出部８ａが出力の基準電圧を記憶する記憶部８ｃと、光量検出部８ａが出力した電圧と記憶部８ｃが記憶する基準電圧とを比較し、光量検出部８ａが出力した電圧と基準電圧が異なる場合、光量検出部８ａの出力電圧が基準電圧と一致するように、レーザダイオード７の光量を補正するための補正信号を出力する比較部と、比較部が出力した補正信号に従い、レーザダイオード７の光量を補正する光量補正部８ｄを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は，感光体の表面の走査・露光を行って画像形成を行うプリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に関する。

従来から、プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置では、画像形成を行う場合、感光体ドラムを所定の電位に帯電させた後、画像データに基づき、露光装置が感光体ドラムを走査・露光して静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを供給して、トナー像を現像し、そのトナー像をコピー用紙等、各種シートに転写して、トナー像を定着させ、画像形成を行うものが存在する（電子写真方式）。

そして、感光体ドラムを走査・露光し静電潜像を形成する場合、光源にレーザダイオードが採用されることがある。レーザダイオードは、形成すべき画像の画像データにあわせ点消灯される。そして、ポリゴンミラー、ポリゴンモータ、ｆθレンズ等により、レーザダイオードが発したレーザ光が感光体ドラムまで導かれ、感光体ドラムの走査、露光が行われる。

しかし、レーザダイオードは、温度が変化すると閾値電流（レーザダイオードの出力が急速に増加する電流値）、レーザ光の発振波長、光量（光出力）が変化する。即ち、温度によってレーザダイオードの特性が変化する。従って、環境温度や装置内部の温度によって、最適とは言えないレーザ光により感光体ドラムを走査・露光する場合が生じ、形成される画像に影響を与え、例えば、画像の濃度に影響が現れる。

例えば、温度上昇について言えば、レーザダイオード自体の発熱や、レーザ光を偏向させるポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータの放熱等で、レーザダイオードの温度が上昇する。特に、連続して画像形成を行った場合、レーザダイオードの温度が上昇する。更に、近年、画像形成装置の処理高速化、高画質化（画像解像度の向上）の要請により、レーザダイオードは高出力化され、又、ポリゴンモータも高速回転化され、レーザダイオードの温度が、尚更、変化し易い状況となっており、走査・露光に最適な光量を維持することが困難な状況である。

この温度によるレーザダイオードの特性変化に対応し、発するレーザ光の光量を一定とするための構成が、特許文献１に記載されている。特許文献１には、例えば、帯電した感光体にレーザ光源から変調されたレーザビーム光を照射して得られた静電潜像をトナーで現像し画像を得る画像形成装置において、レーザ光源に対して電流を供給する供給手段とレーザ光源からの出力光量を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に対応して、レ−ザ光源により出力される光強度が静電潜像を形成し得る所定のレベルで安定するように供給手段が供給する電流値を制御する制御手段とを具備する画像形成装置が開示されている。（特許文献１：請求項２、図３等参照）。
特開平７−８９１３０

特許文献１では、フォトダイオードを用いてレーザダイオードの光量をモニタし、その結果、レーザダイオード駆動電流があらかじめ決められた値となるように閾値電流が設定される（特許文献１：段落００２８参照）。しかし、特許文献１記載の発明は、結局のところ、閾値電流を設定し、レーザダイオード駆動電流をあらかじめ決められた値とするに過ぎないものであって、温度変化による閾値電流の変化やレーザ光の波長や光量の変化に完全に対応できないという問題がある。尚、特許文献１には、レーザダイオード駆動電流をどのように定めるか具体的に全く示されていない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、連続印字、使用環境、装置内温度等のレーザダイオードの温度特性により光量に変化が生じても、光量の変化を補正し、光量を一定とすることで、形成される画像に影響が生じない画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため請求項１に係る発明は、画像形成装置において、レーザダイオードと感光体とを有し、前記レーザダイオードは形成すべき画像の画像データにあわせてレーザ光の出射をオン／オフされるとともに、発するレーザ光を光学系部材により偏向させて前記感光体に照射し、前記感光体に静電潜像を形成して画像を形成する画像形成装置において、前記レーザダイオードが発するレーザ光の光量を検出し、検出された光量を電圧として出力する光量検出部と、前記光量検出部が出力する電圧の基準電圧を記憶する記憶部と、前記光量検出部が出力した電圧と前記記憶部が記憶する基準電圧とを比較し、前記光量検出部が出力した電圧と基準電圧が異なる場合、前記光量検出部の出力電圧が基準電圧と一致するように、前記レーザダイオードの光量を補正するための補正信号を出力する比較部と、前記比較部が出力した補正信号に従い、前記レーザダイオードの光量を補正する光量補正部を有することとした。

この構成によれば、光量検出部の出力電圧が、基準となる基準電圧に一致するようにレーザダイオードの光量を補正するから、レーザダイオードの有する特性（例えば温度変化）にもかかわらず、常にレーザダイオードの光量を一定にすることができる。即ち、温度変化の影響を受けるレーザダイオードに流れる電流量を基準としない。従って、感光体ドラムを露光するレーザ光の光量に変動がなく、例えば、露光不足等がなくなり、形成される画像の品質が一定である画像形成装置を提供することができる。

又、請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記光量検出部は、受光したレーザ光を電流として出力する光電変換部と、前記光電変換部が出力した電流を増幅する電流増幅部と、前記電流増幅部が出力した電流を電圧の出力に変換する電流−電圧変換部を有することとした。

この構成によれば、光量検出部は、光電変換部、電流−電圧変換部という構成を有するようにして構成され、簡易にレーザダイオードの光量を電圧に変換できる。従って、光量について電圧を基準として明確に比較することができる。尚、本発明は好適な実施形態の一例を示す。

又、請求項３に係る発明は、請求項２記載の発明において、前記光電変換部は、前記感光体の静電潜像形成領域外に照射されるレーザ光を受光するように配され、前記光量検出部は、前記光電変換部の出力に基づいて、前記感光体へのレーザ光の照射を同期させるための水平同期信号も出力することとした。

この構成によれば、光電変換部をレーザダイオードの近傍に設けないから、レーザダイオードの発熱の影響を光電変換部が受け難くすることができ、光量の検出をより正確に行うことができる。又、光量検出部は、レーザダイオードの光量を検出するとともに、感光体へのレーザ光の照射タイミングを調整し、感光体の周方向の同じ位置で書き込みが開始されるようにするための水平同期信号の出力も行う。即ち、光量検出部に光量検出部及び水平同期信号出力部としての機能を兼ね備えさせることができ、両機能を別途に設ける場合に比べ、低コスト化、省スペース化を図ることができる。

又、請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記光電変換部はフォトダイオードであり、前記電流−電圧変換部は抵抗で構成されることとした。

この構成によれば、光量検出部を構成する部材は、安価であるから低コスト化を図ることができる。又、光量検出部の構成自体も簡易化することができ、光量検出部の寿命、信頼性を高めることができ、ひいては、レーザダイオードの光量を、長期にわたり正確に検出することができる。

又、請求項５に係る発明は、請求項１乃至４いずれか１項に記載の発明において、前記光量補正部は、レーザダイオードに流すバイアス電流を変化させて、レーザダイオードの光量を補正することとした。

この構成によれば、レーザダイオードの発振までの時間を短くするためにレーザダイオードにあらかじめ流されているバイアス電流を増減することにより、レーザダイオードの光量を補正し、レーザダイオードを駆動させるための電流を一定とせず変動させるから、温度によりレーザダイオードのレーザ光の光量や発振波長が変化にも対応して、レーザダイオードの光量を一定とすることができる。

又、請求項６に係る発明は、請求項１乃至５いずれか１項に記載の発明において、装置内部には、装置内の温度を検知するための温度検知部が設けられ、前記比較部は、温度検知部が所定値以上の温度変化を検出した場合に、前記光量検出部の出力電圧と基準電圧を比較し、補正信号を出力することとした。

この構成によれば、所定値以上温度が変化し、レーザダイオードの光量に大きな変動があると考えられる場合にのみ光量の補正を行うことができ、効率的に光量の補正を行うことができる。例えば、光量の補正を行うための時間を減らすことができる。

上述したように、本発明によれば、温度変化等のレーザダイオードの有する特性によってレーザダイオードの光量が変化しても、常にレーザダイオードの光量を一定にすることができ、形成される画像の品質の高い画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図１〜６を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

まず、本発明は、各種画像形成装置に適用可能であるが、一例として画像形成装置のうちカラー対応のプリンタ１に適用した場合について、図１に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の概略構造を示す模型的正面断面図である。

本実施形態におけるプリンタ１は、ネットワーク、ケーブル等により接続される外部コンピュータ１００から形成すべき画像の画像データを受け取り、コピー用紙等のシートＳに画像形成を行う。そのための構成として、図１に示すように、プリンタ１は、箱形を呈した装置本体内に、中間転写部２、画像形成部３、定着部４、シート供給部５、シート搬送路６等が設けられる。

前記中間転写部２と画像形成部３は、互いに接し装置本体内部の中央部に設けられる。そして、複数の色のトナー像を形成するため、画像形成部３は、４つの画像形成ユニット３１を備える。尚、中間転写部２と画像形成部３の詳細は、後述する。

前記定着部４は、画像形成部３で形成され、その後、中間転写部２によりシートＳに転写されたトナー像に対し定着処理を施す。定着部４は、内部に発熱体を備えた加熱ローラ４１と、加熱ローラ４１に圧接する加圧ローラ４２とを備える。そして、トナー像が転写されたシートＳは、シート搬送路６により加熱ローラ４１と加圧ローラ４２のニップに進入し、押圧・加熱され、トナー像が定着する。尚、処理完了後のシートＳは排出トレイ６１に排出される。

前記シート供給部５は、プリンタ１の最下部に設けられ、カセット５１、載置板５２、ピックアップローラ５３等から構成される。カセット５１は、プリンタ１から着脱自在であり上面が開口し箱形を呈する。載置板５２は、カセット５１内部に配され、プリンタ用紙、ラベル用紙、ＯＨＰシート、厚紙等、各種のシートＳの束を積載し、最上位のシートＳをピックアップローラ５３に当接させる。ピックアップローラ５３は、画像形成の際、シート搬送路６にシートＳを１枚ずつ送り出す。

前記シート搬送路６は、シート供給部５から中間転写部２、定着部４を通り、排出トレイ６１までシートＳを搬送する通路である。シート搬送路６には、適宜、ガイドや搬送ローラ対６２が設けられる。

次に、図２に基づき、中間転写部２及び画像形成部３の詳細な説明を行う。図２は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の中間転写部２及び画像形成部３の拡大正面模型的断面図である。

前記画像形成部３は、４つの画像形成ユニット３１Ｋ、３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍを有する。ここで、画像形成ユニット３１Ｋはブラックの、画像形成ユニット３１Ｙはイエローの、画像形成ユニット３１Ｃはシアンの、画像形成ユニット３１Ｍはマゼンタの画像形成を行う。尚、各画像形成ユニット３１Ｋ、３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍは、使用するトナーの色が異なるが、ほぼ同一の構成であるから、以後、特に説明する場合を除き、Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの文字は省略する。

各画像形成ユニット３１は、感光体ドラム３２（感光体に相当）、帯電装置３３、露光装置３４、現像装置３５、クリーニング装置３６等を備える。感光体ドラム３２は、モータ、ギア等からなる駆動機構（不図示）により反時計方向に回転する。トナー像形成の際は、まず、感光体ドラム３２の下方に設けられた帯電装置３３が、感光体ドラム３２の周面を所定の電位に帯電させる。

次に、帯電装置３３の更に下方の露光装置３４が、入力された画像データに基づく各色に対応したレーザ光（破線で図示）を帯電後の感光体ドラム３２の周面に照射し、感光体ドラム３２の表面の走査・露光を行って、静電潜像を形成する。尚、露光装置３４の詳細については、後述する。

現像装置３５は、静電潜像にトナーを供給し、感光体ドラム３２上の静電潜像がトナーにより現像される。尚、各画像形成ユニット３１は、現像装置３５の供給するトナーの色が異なる。本実施形態ではブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色が用いられる。クリーニング装置３６は、１次転写後の感光体ドラム３２の周面に残ったトナー等を除去して、クリーニングを行う。

次に、中間転写部２について説明する。

中間転写部２は、駆動ローラ２１、従動ローラ２２、１次転写ローラ２３、中間転写ベルト２４、２次転写ローラ２５等から構成される。

駆動ローラ２１は、モータ、ギア等からなる駆動機構（不図示）に接続され、所定の速度で回転駆動する。そして、中間転写ベルト２４は、駆動ローラ２１、従動ローラ２２、１次転写ローラ２３に張架され、駆動ローラ２１が回転することで、中間転写ベルト２４も周回する（図２において時計方向に周回）。

又、１次転写ローラ２３は、計４本設けられ、中間転写ベルト２４を介し各感光体ドラム３２と当接する。又、感光体ドラム３２で形成されたトナー像を中間転写ベルト２４に１次転写するため、所定のタイミングで１次転写ローラ２３に所定の電圧が印加される。

具体的な１次転写順序は、中間転写ベルト２４上の１次転写の開始位置で、画像形成ユニット３１Ｍの感光体ドラム３２上のマゼンタのトナー像の転写が開始され、次に、マゼンタと同じ１次転写の開始位置で画像形成ユニット３１Ｃによるシアンのトナー像が重ねられ、以下同様に画像形成ユニット３１Ｙによるイエローのトナー像、画像形成ユニット３１Ｋによるブラックのトナー像が重ねられる。これにより、中間転写ベルト２４の表面にフルカラーのトナー像が重畳して形成される。

２次転写ローラ２５は、中間転写ベルト２４を介し駆動ローラ２１と当接し、そのニップに重畳して形成されたトナー像と搬送されてきたシートＳが重なったタイミングで、所定の電圧が印加され、中間転写ベルト２４上のトナー像は、シートＳに２次転写される。トナー像を転写されたシートＳは、定着部４に送られ、トナー像の定着がなされる。又、２次転写後の中間転写ベルト２４は、従動ローラ２２と中間転写ベルト２４を介し当接するベルトクリーニング装置２６によって、残トナー等が除去され、清掃される。

次に、図３に基づき、本発明の実施形態に係る露光装置３４の詳細を説明する。図３は、本発明の実施形態に係る露光装置３４の構成を説明するための模型的断面図である。

尚、本発明の実施形態に係るプリンタ１はカラー対応であり、感光体ドラム３２を４本備えるが、各感光体ドラム３２で行われる走査・露光は同様であるから、図３では、説明の便宜上、１本の感光体ドラム３２の走査・露光について図示し、説明する。

本実施形態の露光装置３４は、レーザ光により、走査・露光を行うユニットとして構成される。具体的には、露光装置３４は、レーザダイオード７、ポリゴンミラー７１、ポリゴンモータ７２、ｆθレンズ７３を内装する。前記レーザダイオード７は、形成する画像データの画素にあわせて、レーザ光の出射をオン／オフされる。言い換えると、画像データにあわせて、点消灯を繰り返す。そして、レーザダイオード７のレーザ光は、ポリゴンミラー７１に向けて出射される。

前記ポリゴンミラー７１は、周面に複数の平面反射面を持ち、多角柱状に形成される（本実施形態では６角柱）。そして、このポリゴンミラー７１は、表面が鏡面加工される。又、ポリゴンミラー７１は、ポリゴンモータ７２により回転し、このポリゴンミラー７１の回転によってレーザ光の照射位置は、感光体ドラム３２の軸線方向に沿って移動する（移動方向を実線矢印で図示）。ここで、感光体ドラム３２の周面は、一定の電位に帯電されているが、レーザ光が照射された部分では、電荷は消去される。

この感光体ドラム３２上でのレーザ光の照射位置の移動を等速とするために、ｆθレンズ７３が配される。ｆθレンズ７３は、光路長の差を修正し、レーザ光の走査速度を一定に補正する。本実施形態では、２枚のｆθレンズ７３が備えられる。

尚、図３において、破線で示すように、感光体ドラム３２上で静電潜像が形成される領域は、感光体ドラム３２の全長を使い切るものではなく、感光体ドラム３２の両端部で若干静電潜像が形成されない領域が設けられる。

そして、感光体ドラム３２の近傍にミラー７４が配され、このミラー７４に反射したレーザ光は、フォトダイオード７５（光電変換部に相当）に受光される。このように、フォトダイオード７５は、レーザダイオード７よりも感光体ドラム３２の近傍に配され、感光体ドラム３２の静電潜像形成領域外に照射されるレーザ光を受光するように配される。尚、フォトダイオード７５への光の入射により生じた電流は、レーザダイオード７の光量を検出するために電圧に変換されるとともに、感光体の周方向におけるレーザ光の照射を同期させるための水平同期信号の出力に用いられる（詳細は後述）。

従って、レーザダイオード７の発した光が、フォトダイオード７５に入射されるようにレーザ光のポリゴンミラー７１への入射角及び入射位置が調整される。言い換えると、感光体ドラム３２の静電潜像形成領域外にもレーザ光は照射され、その静電潜像形成領域外に照射されたレーザ光をフォトダイオード７５が受光する。

このようにして、水平同期をとり、感光体ドラム３２周面上の走査・露光の開始位置を一致させつつ、感光体ドラム３２を回転させ、走査露光を繰り返すことで、感光体ドラム３２の周方向にも順次静電潜像が形成され、２次元的な静電潜像が感光体ドラム３２の周面に形成される。この静電潜像に対し、現像装置３５がトナーを供給することで、静電潜像は、トナー像として現像されるのである。

尚、本実施形態におけるプリンタ１はカラー対応であるから、露光装置３４内には各色のトナー像形成のため、レーザダイオード７、ｆθレンズ７３、ミラー７４、フォトダイオード７５を４セット備えることができる。一方、ポリゴンミラー７１とポリゴンモータ７２は露光装置３４内に１つずつ設けられており、各レーザダイオード７の発するレーザ光のポリゴンミラー７１への入射角、入射位置を調整することで４本の感光体ドラム３２の走査・露光が行われる。

更に、本実施形態に係るレーザダイオード７の近傍には、温度センサ７６（温度検知部に相当、例えばサーミスタ）が設けられる。これは、露光装置３４内、更にはレーザダイオード７の温度を検知するためのものである。

又、本発明の実施形態に係るレーザダイオード７は、レーザダイオード７自体、若しくは露光装置３４内の雰囲気温度が変化しても、光量が一定となるように制御される。そこで、レーザダイオードの特性が温度によって変化する点について、図４に基づき述べる。

図４は、レーザダイオードの温度による特性の変化の一例を示す図であり、（ａ）は閾値電流と温度の相関の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、発振波長と温度の相関の一例を示すグラフである。

図４（ａ）に示すように、レーザダイオードの温度が上昇するに従い、レーザダイオードの閾値電流Ｉｔｈも増加する（例えば、１０°Ｃの時、約２２〜２３ｍＡであるのに対し、６０°Ｃでは、３０ｍＡを超える。）。レーザダイオードに流れる電流が閾値電流Ｉｔｈを超えなければ、反転分布キャリア密度がレーザ発振を起こすために必要な値を超えず、誘導放出も発生しないので、レーザ光がほとんど出射されない。従って、レーザダイオードの温度が上昇すれば、レーザ光を出射させるためにレーザダイオードに流れる電流を増加させる必要がある。一方、温度が下降しても、レーザダイオードに流す電流を変化させなければ、レーザダイオードの光量が強すぎる場合も生じ得る。

次に、図４（ｂ）をみると、レーザダイオードが発するレーザ光の波長Ｌｐは、レーザダイオードの温度が上昇するに従って、長くなる（例えば１０°Ｃの時、約７８０ｎｍであるのに対し、６０°Ｃの時、約７９３ｎｍとなる）。これは、温度が高くなると熱の影響によりバンドギャップが狭くなるため、出射する光子のエネルギーが低下することが一因であると言われる。一般に、短波長ほど、光子の持つエネルギーは高いとされるので、温度上昇により波長が大きくなれば、光出力が低下し、光量が減少してしまう場合がある（例えば赤色から赤外方向へ）。

このように、レーザダイオードの温度が変化すると、閾値電流だけでなく、レーザダイオードの種類による部分も大きいが、波長や光量も変化する。特に、近年の画像形成装置の高精細化、処理高速化の要請により、出力の大きいレーザダイオードが採用され、ポリゴンモータの回転数も高速化されている。そうすると、露光装置３４には、通常、排熱機構（例えば、冷却ファン）が設けられるものの、レーザダイオードの自己発熱や、ポリゴンモータの放出熱の増大により、レーザダイオードの光量を一定に維持することが困難な状況となっている。レーザダイオードの光量が一定とならなければ、露光にムラが生ずることになり、形成される画像に濃度ムラが生ずる等、弊害が生ずる。

一方、本発明は、レーザダイオード７や、プリンタ１内の温度に変化があっても、レーザダイオード７の光量を一定とし、形成される画像の品質を高めるものである。

そこで、以下、図５及び６に基づき、本発明の実施形態に係るレーザダイオード７の光量を一定とするための構成を説明する。図５は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の構成の一例を示すブロック図である。図６は、本発明の実施形態に係るレーザダイオード７の光量を一定とするための構成の一例を示す回路図である。

レーザダイオード７の光量を一定にするための構成として、本実施形態に係るプリンタ１は、光量検出部８ａ、比較回路８ｂ（比較部に相当）、記憶部８ｃ、光量補正部８ｄ等を有するので、各構成の概略について説明する。

図５に示すように、本発明の実施形態に係るプリンタ１は、レーザダイオード７の光量を検出するための構成として、光量検出部８ａを有する。光量検出部８ａは、フォトダイオード７５（光電変換部に相当）、抵抗８１（電流―電圧変換部に相当）等により構成され、レーザダイオード７の光量を検出し、その光量を電圧として出力する。又、感光体ドラム３２への走査・露光の水平同期信号を出力するためのシュミットトリガ８２等も備える。

前記比較回路８ｂは、光量検出部８ａの出力電圧と、記憶部８ｃが記憶する基準電圧との比較を行う部分である。そして、比較演算の結果、光量補正部８ｄに対し、レーザダイオード７の光量を補正する補正信号としてレーザダイオード７の光量をコントロールするための電圧を出力する。又、比較回路８ｂには、温度センサ７６が接続され、温度センサ７６は、一定の温度変化があったときのみ、比較回路８ｂが比較演算を行うようにするためのスイッチとして機能する。

光量補正部８ｄは、比較回路８ｂからのレーザダイオード７の光量を補正するための信号を受けて、露光装置３４のレーザダイオード７の光量コントロールを行う部分である。この光量コントロールにより、露光装置３４のレーザダイオード７の光量は、適正な範囲を維持する。

又、本発明の実施形態に係るプリンタ１には、画像形成部３や中間転写部２等、各構成を制御するため、プリンタ１内部に適宜設けられる基板上に制御部９を有する。そして、制御部９は、ＣＰＵ９１やメモリ９２を有し、ＣＰＵ９１は、中央演算処理装置として機能する。メモリ９２は、記憶装置であってＲＯＭやＲＡＭで構成され、例えば、ＲＯＭにはプリンタ１を制御するためのプログラムや制御用データが記憶されている。又、ＲＡＭは、ＣＰＵ９１がプリンタ１を制御するために、制御用のプログラム、データを一時的に展開したり、外部コンピュータ１００から送信される画像データを記憶したりするために利用される。

そして、制御部９は、露光装置３４の制御も行い、形成すべき画像データにあわせ、レーザダイオード７の点消灯をディジタル信号により制御する（図６参照）。即ち、画像データの各ドットについて、レーザダイオード７の点消灯を制御し、画像データの静電潜像を形成する。そして、ポリゴンモータ７２の回転速度等の制御を行い、感光体ドラム３２の走査・露光の基本的な制御を行う。

次に、図６によりレーザダイオード７の光量を補正するための構成を詳細に説明する。

まず、光量検出部８ａは、フォトダイオード７５、抵抗８１（電流−電圧変換部に相当）、シュミットトリガ８２、電流アンプ８３（電流増幅部に相当）等で構成される。

前記フォトダイオード７５は、感光体ドラム３２の静電潜像形成領域外のレーザ光を受光するために露光装置３４に設けられたフォトダイオード７５である（図３参照）。具体的には、フォトダイオード７５は、感光体ドラム３２の静電潜像形成領域外に照射されたレーザ光をミラー７４の反射により受光する。このフォトダイオード７５がレーザ光を受光することにより生じた電流は、電流アンプ８３に入力され、増幅される。尚、電流アンプ８３には、電流アンプ８３を駆動させるための電源８４が接続される。

ここで、フォトダイオード７５が出力する電流は、レーザダイオード７が発する光量、即ち、フォトダイオード７５が受光する光量により変化するので、レーザダイオード７の光量が大きければ、フォトダイオード７５の出力電流は大きくなるし、レーザダイオード７の光量が小さければ、フォトダイオード７５の出力電流は小さくなる。

そして、フォトダイオード７５の出力電流、即ち、電流アンプ８３により増幅された電流は、比較回路８ｂに接続される。そして、電流アンプ８３と比較回路８ｂの間に接続された抵抗８１によりフォトダイオード７５の出力電流は、最終的に電圧として現れる。これにより、フォトダイオード７５の出力が電圧に変換される。そうすると、この電圧は、比較回路８ｂに入力されることになる。これらの構成により、光量検出部８ａは、レーザダイオード７が発するレーザ光の光量を検出し、検出された光量を電圧として出力する。

一方、電流アンプ８３と比較回路８ｂの接続線は分岐され、シュミットトリガ８２の一方の端子にも電流アンプ８３の出力が接続される。言い換えると、電流アンプ８３の出力は、比較回路８ｂに接続されるとともに、分岐してシュミットトリガ８２の一方の端子にも接続される。そうすると、図６に示すように、シュミットトリガ８２の一方の端子に、抵抗８１により電流−電圧変換された電圧が現れることになる。尚、シュミットトリガ８２の他方の端子には、比較用の電源８５が接続される。

ここで、シュミットトリガ８２とは、高・低の二つの閾値電圧を持つ素子で、入力電圧は、この範囲内から入力が高くなるか低くなるかで状態が変化する素子である。そして、シュミットトリガ８２は、一般に、入力と論理が逆になる。具体的に例えると、まず、入力電圧が上側の閾値電圧より下なら、出力はＨｉｇｈとなる。そして入力電圧が上側に達した時、出力はＬｏｗに変化する。この状態で、入力電圧が上側の閾値電圧を下まわっても、下側より高い状態であれば、出力はＬｏｗのまま維持される。その後、入力電圧が下側の閾値電圧を下まわった時、出力はＨｉｇｈとなる。即ち、シュミットトリガ８２は、入力電圧の変動に対し、ヒステリシスを有し、入力電圧に多少ノイズが重畳しても出力が不安定とならない。

要するに、フォトダイオード７５がレーザダイオード７のレーザ光を受光した際に、フォトダイオード７５の出力する電流は大きく変化するのであるから、シュミットトリガ８２は、フォトダイオード７５がレーザ光を受光した際、及びレーザ光を受光しない状態になったときに出力が急激に切り替わり、フォトダイオード７５のレーザ光の受光を検知することができる。従って、シュミットトリガ８２の出力信号は、感光体ドラム３２へのレーザ光の照射を同期させるための水平同期信号に利用できる。

そして、フォトダイオード７５が出力した電流を電流−電圧変換した電圧は、比較回路８ｂに入力される。この比較回路８ｂは、フォトダイオード７５の出力が変換された電圧と基準電圧を比較するための回路である。尚、この比較回路８ｂは、コンパレータのような素子により構成しても良いし、制御部９のＣＰＵ９１を用いても良く、比較演算ができればよい。

ここで、基準電圧とは、レーザダイオード７の光量が適切である場合のフォトダイオード７５の出力電流を抵抗８１により電流−電圧変換した場合に比較回路８ｂに入力される電圧値である。又、この基準電圧の値は、１つの定まった値である必要はなく、一定の範囲を持つようにしてもよい。そして、この基準となる電圧値は、比較回路８ｂに接続される記憶部８ｃに記憶される。尚、比較回路８ｂにＣＰＵ９１を用いる場合には記憶部８ｃをＲＯＭで構成しディジタル的に記憶しても良いし、基準電圧を出力する回路としてアナログ的に構成しても良い。

例えば、基準電圧としては、プリンタ１の工場出荷の際の製品検査時等における、常温環境下でのフォトダイオード７５の出力電流を抵抗８１により電流−電圧変換した電圧値を採用し、記憶部８ｃに記憶させることができる。又、フォトダイオード７５の特性のばらつき等を考慮しつつ、一定の電圧の値を記憶部８ｃに記憶させても良い。

そして、比較回路８ｂは、比較演算の結果に基づき、光量補正部８ｄの比較器８６に向けて補正信号を出力する。言い換えると、比較器８６の一端子に補正信号が入力される。

例えば、補正信号は、光量を変動させない場合に比較回路８ｂから出力される基準となる電圧の設定値を定めておき、光量を増加させる場合は、設定値よりも補正信号の電圧値を上げ、光量を減少させる場合は、設定値よりも補正信号の電圧値を下げるようにすることができる。後述するように、この補正信号は、最終的にアナログコントローラ８７に入力され、アナログコントローラ８７は、補正信号の電圧値に従い、レーザダイオード７のバイアス電流を変化させ、レーザダイオード７の光量の増減を行う。

そして、比較回路８ｂの補正信号に従ってレーザダイオード７の光量を補正する光量補正部８ｄは、アナログコントローラ８７、比較器８６、電流量調整抵抗８８等により構成される。

上述したように、比較器８６の一方の端子には補正信号が入力されるが、比較器８６の他方の端子には、順に可変抵抗８９、第２フォトダイオード７７、ディジタルコントローラ７８、レーザダイオード７、電流量調整抵抗８８の順に接続された後、アナログコントローラ８７が接続される。即ち、ループ状の回路が形成される。

まず、ディジタルコントローラ７８は、制御部９から送信される画像データに基づきレーザダイオード７に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦの制御を行う。即ち、画像データに基づき、レーザ光を感光体ドラム３２に照射する場合は、定電圧をレーザダイオード７に印加し、レーザ光を感光体ドラム３２に照射しない場合は、電圧の印加をＯＦＦする。言い換えると、レーザダイオード７の点消灯自体の制御を行う。

そして、ディジタルコントローラ７８の印加した電圧により、レーザダイオード７に電流が流れる方向には、電流量調整抵抗８８が接続された後、アナログコントローラ８７が接続される。このアナログコントローラ８７は、レーザダイオード７にあらかじめ流しておくバイアス電流をコントロールする。

ここで、バイアス電流とは、レーザダイオードの発光の反応性を高めるため、レーザダイオードにあらかじめ流しておく電流である。レーザダイオードは、閾値電流を超えるとレーザ光の出力が急激に大きくなり、閾値電流を超えない範囲で電流を流しても、ほとんどレーザ光を発しない。そのため、本実施形態では、レーザダイオード７に、閾値電流以下のバイアス電流を流しておく。そして、アナログコントローラ８７は、このバイアス電流の量をコントロールするのである。

このバイアス電流量を制御するための信号が比較回路８ｂから出力される。即ち、アナログコントローラ８７は、比較回路８ｂからの補正信号の電圧値の大小により、バイアス電流の量を増減させる。具体的には、比較回路８ｂから出力された補正信号は、比較器８６の端子に入力される。尚、比較回路８ｂと比較器８６の間にはコンデンサＣ１が接続され、このコンデンサＣ１は、比較回路８ｂの出力電圧を保持する。又、アナログコントローラ８７の電位を保持するためにコンデンサＣ２も設けられる。

一方、比較器８６の他端子には、可変抵抗８９を介し、第２フォトダイオード７７が接続されている。この第２フォトダイオード７７とレーザダイオード７で１つのユニットとしてレーザダイオード部７ａを構成する（＝１つの半導体素子として構成されている）。そして、レーザダイオード７内では、光の反射が繰り返されるが、このレーザダイオード７が発生させた光のエネルギーが一定値を超えたことを第２フォトダイオード７７が検知し、この時点でレーザ光が放射される。尚、レーザダイオード部７ａ自体でも光量を一定にしようとする働きがあるが、この第２フォトダイオード７７の特性も温度によって変化するので、その点を含めて、本発明は、レーザダイオード７の光量の補正を行う。

このように、比較器８６の端子の片方には、比較回路８ｂからの電圧としての補正信号が入力され、他方には、第２フォトダイオード７７の受光により生じた電圧が入力され、比較器８６により、補正信号の電圧を調整し、レーザダイオード７に流れる電流の大きな変動を防ぐ。そして、比較器８６の演算結果（出力）がアナログコントローラ８７に入力され、この補正信号によりレーザダイオード７に流す電流の量が定められる。

これらの構成により、レーザダイオード７の温度が変わっても、レーザダイオード７の光量はほぼ一定となる。温度上昇により光量が変化し、例えば、光量が増加した場合は、その光量の増加を、フォトダイオード７５が検出する。その検出結果を比較回路８ｂに入力し、比較回路８ｂが、基準電圧をもとに増加した光量を算出する。そして、増加した光量に応じた補正信号を比較回路８ｂが出力する（例えば、補正信号は、設定値よりも小さな電圧で出力される）。その補正信号をアナログコントローラ８７が受け、レーザダイオード７に流すバイアス電流を減少させる。そうすると、レーザダイオード７の光量補正がなされる。一方、例えば、レーザダイオード７の温度が下がった等により、光量が減少した場合は、同様に、比較回路８ｂが、例えば、補正信号を、設定値よりも大きな電圧で出力し、これを受け、アナログコントローラ８７がレーザダイオード７のバイアス電流を増加させ、レーザダイオード７の光量を上げ、補正を行う。

尚、あまりに頻繁にレーザダイオード７の光量の補正を行うと、画像形成の処理速度や画像の品質に影響が出てしまうこともあり得るので、温度センサ７６が所定値以上の温度変化を検出した場合にのみ、比較回路８ｂがフォトダイオード７５の出力を受け付け、レーザダイオード７の光量の補正を行うようにしても良い。そのため、比較回路８ｂには、温度センサ７６が接続される。

ここで、所定値は、例えば１〜６°Ｃ、更に詳しくは、３〜５°Ｃの範囲で定めることができる。３〜５°Ｃ程度、温度が変化すれば、レーザダイオード７の光量の変化が画質に影響を与える場合が多くなるからである。尚、プリンタ１に用いるレーザダイオード７が温度変化の影響を受け難いものであれば、所定値の範囲は、５〜１０°Ｃとしてもよいし、温度変化の影響を受け易いものであれば、所定値の範囲を１〜３°Ｃとしてもよく、要約すれば、１〜１０°Ｃ程度の間で所定値は適宜設定可能である。

このようにして、上述した本発明の実施形態により、光量検出部８ａ（フォトダイオード７５、抵抗８１等）の出力電圧が、基準となる基準電圧に一致するようにレーザダイオード７の光量を補正するから、レーザダイオード７の有する特性（例えば温度変化）にもかかわらず、常にレーザダイオード７の光量を一定にすることができる。従って、感光体ドラム３２を露光するレーザ光の光量に変動がなく、例えば、露光不足等がなくなり、形成される画像の品質が一定である画像形成装置（プリンタ１）を提供することができる。

又、光量検出部８ａは、光電変換部（フォトダイオード７５）、電流−電圧変換部（抵抗８１）という構成を有するようにして構成され、簡易にレーザダイオード７の光量を電圧に変換できる。従って、光量について電圧を基準として明確に比較することができる。

又、光電変換部をレーザダイオード７の近傍に設けないから、レーザダイオード７の発熱の影響を光電変換部が受け難くすることができ、光量の検出をより正確に行うことができる。又、光量検出部８ａは、レーザダイオード７の光量を検出するとともに、感光体ドラム３２へのレーザ光の照射タイミングを調整し、感光体ドラム３２の周方向の同じ位置で書き込みが開始されるようにするための水平同期信号の出力も行う。即ち、光量検出部８ａに光量検出部８ａ及び水平同期信号出力部（シュミットトリガ８２）としての機能を兼ね備えさせることができ、両機能を別途に設ける場合に比べ、低コスト化、省スペース化を図ることができる。

又、光量検出部８ａを構成する部材は、安価であるから低コスト化を図ることができ、又、光量検出部８ａの構成自体も簡易化することができ、光量検出部８ａの寿命、信頼性を高めることができ、ひいては、レーザダイオード７の光量を、長期にわたり正確に検出することができる。

又、レーザダイオード７の発振までの時間を短くするためにレーザダイオード７にあらかじめ流されているバイアス電流を光量補正部８ｄ（アナログコントローラ８７等）によりにより増減することにより、レーザダイオード７の光量を補正し、レーザダイオード７を駆動させるための電流を一定とせず変動させるから、温度によりレーザダイオード７のレーザ光の光量や発振波長が変化にも対応して、レーザダイオード７の光量を一定とすることができる。

又、所定値以上温度が変化し、レーザダイオード７の光量に大きな変動があると考えられる場合にのみ光量の補正を行うことができ、効率的に光量の補正を行うことができる。例えば、光量の補正を行うための時間を減らすことができる。

以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、タンデム式のカラーのプリンタ１について示したが、ロータリー式のカラーのプリンタ等の画像形成装置にも適用可能であり、更には、モノクロのプリンタ等の画像形成装置にも適用可能である。

又、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、複写機、複合機、プリンタ等の画像形成装置等に利用可能である。

本発明の実施形態に係るプリンタの概略構造を示す模型的正面断面図である。 本発明の実施形態に係るプリンタの中間転写部及び画像形成部の拡大正面模型的断面図である。 本発明の実施形態に係る露光装置の構成を説明するための模型的断面図である レーザダイオードの温度による特性の変化の一例を示す図であり、（ａ）は閾値電流と温度の相関の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、発振波長と温度の相関の一例を示すグラフである。 本発明の実施形態に係るプリンタの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るレーザダイオードの光量を一定とするための構成の一例を示す回路図である。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
３２ 感光体ドラム（感光体）
７ レーザダイオード
７１ ポリゴンミラー（光学系部材）
７３ ｆθレンズ（光学系部材）
７５ フォトダイオード（光量検出部８ａの一部、光電変換部）
７６ 温度センサ（温度検知部）
８ａ 光量検出部
８ｂ 比較回路（比較部）
８ｃ 記憶部
８ｄ 光量補正部
８１ 抵抗（光量検出部８ａの一部、電流−電圧変換部）
８２ シュミットトリガ
８３ 電流アンプ（光量検出部８ａの一部、電流増幅部）
８７ アナログコントローラ（光量補正部８ｄの一部）

Claims (6)

1. レーザダイオードと感光体とを有し、前記レーザダイオードは形成すべき画像の画像データにあわせてレーザ光の出射をオン／オフされるとともに、発するレーザ光を光学系部材により偏向させて前記感光体に照射し、前記感光体に静電潜像を形成して画像を形成する画像形成装置において、
   前記レーザダイオードが発するレーザ光の光量を検出し、検出された光量を電圧として出力する光量検出部と、
   前記光量検出部が出力する電圧の基準電圧を記憶する記憶部と、
   前記光量検出部が出力した電圧と前記記憶部が記憶する基準電圧とを比較し、前記光量検出部が出力した電圧と基準電圧が異なる場合、前記光量検出部の出力電圧が基準電圧と一致するように、前記レーザダイオードの光量を補正するための補正信号を出力する比較部と、
   前記比較部が出力した補正信号に従い、前記レーザダイオードの光量を補正する光量補正部を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光量検出部は、受光したレーザ光を電流として出力する光電変換部と、前記光電変換部が出力した電流を増幅する電流増幅部と、前記電流増幅部が出力した電流を電圧の出力に変換する電流−電圧変換部を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記光電変換部は、前記感光体の静電潜像形成領域外に照射されるレーザ光を受光するように配され、
   前記光量検出部は、前記光電変換部の出力に基づいて、前記感光体へのレーザ光の照射を同期させるための水平同期信号も出力することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記光電変換部はフォトダイオードであり、前記電流−電圧変換部は抵抗で構成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記光量補正部は、レーザダイオードに流すバイアス電流を変化させて、レーザダイオードの光量を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 装置内部には、装置内の温度を検知するための温度検知部が設けられ、
   前記比較部は、温度検知部が所定値以上の温度変化を検出した場合に、前記光量検出部の出力電圧と基準電圧を比較し、補正信号を出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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